高M(jìn)FR的LDPE在聚烯烴色母粒中的應用

加工與應用合成樹(shù)脂及塑料，2010, 27(3): s7CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS高M(jìn)FR的LDPE在聚烯烴色母粒中的應用程曉靜丁筠喬輝喬博吳立峰(北京化工大學(xué).北京. 10020摘要:將館體流動(dòng)速事(MFR)分別為20.40.80.200 /l0 min的低密度聚乙烯(LDPE)分別與MFR為7g/10 min的LDPE以質(zhì)最比為1:1共混.制備顏料質(zhì)址分數為30%的藍色母粒。采用毛細管流變儀研究該系列色母粒的加I.流變性能若色件能及制品的力學(xué)性能.并與經(jīng)典的聚乙蠕蠟色母粒配方對比,結果表明;將高M(jìn)FR的LDPE應用于聚烯烴色母賴(lài)體系,在不使用聚乙烯蠟的情況下,可制備出綜合性能優(yōu)良的新型色母粒。關(guān)鍵詞:低密度聚乙婚載體色母粒分散中圈分類(lèi)號: TQ 325.172文獻標識碼: B文章編號: 1002-1396(2010)03 -057-04色母粒由載體樹(shù)脂顏料、分散劑三部分組成"。722 型分光光度計,上海精密儀器廠(chǎng)生產(chǎn)。其中,載體樹(shù)脂是顏料的承載體,分散劑則起著(zhù)浸1.3 實(shí)驗步驟潤顏料、分散顏料的作用。但是,加人低相對分子按配方(見(jiàn)表1)稱(chēng)取原料、充分混合、置于雙質(zhì)量分散劑(聚乙烯蠟)會(huì )降低制品的某些性能(如螺桿中擠出造粒制備母粒。將母粒于90C烘箱力學(xué)性能、制品的透明度外觀(guān)等)。高熔體流動(dòng)速中干燥2h,分別加人到LDPE,PP中吹膜和注塑率(MFR)的低密度聚乙烯(LDPE)-方面與色母試樣。薄膜制品中顏料質(zhì)量分數為1%,注塑試樣粒的傳統載體樹(shù)脂LDPEI相同，兩者能夠充分混中顏料質(zhì)量分數為0.4%和0.5%。合凹;另-方面,高M(jìn)FR的LDPE對色母粒體系的表1色母粒配方黏度有調節作用,又可將其視為分散劑。本T.作基Tab. 1 Formulae of the masterbatch于這一理念，選擇幾種高M(jìn)FR的LDPE,與一般[目MFR的LDPEI按質(zhì)量比1: 1共混制備色母粒,w(LDPE),%35考察了色母粒的加工流變性能、著(zhù)色性能及力學(xué)w(LDPEI),%性能,并與含有聚乙烯蠟的經(jīng)典色母粒配方對比。聚乙烯蠟質(zhì)量分數,%10注:酞菁藍質(zhì)最分數均為30%; 2".3*.4*.5*配方中LDPE的MFR分別為20.40,80.200 g/10 min。1實(shí)驗部分1.1 原料1.4性能測試LDPEI,MFR為7g/10min,上海金山石化股拉伸強度按ASTM D 638- -2008 測試;彎曲份有限公司生產(chǎn);高M(jìn)FR的LDPE,MFR分別為性能按ASTM D 790~ -2007 測試;懸臂梁缺口沖20, ,40,80,200 g/10 min,美國伊斯曼公司生產(chǎn);聚擊強度按ASTM D 25- 2005 測試;MFR按ASTM丙烯(PP),K1008,中國石油化工股份有限公司北D1238--2004測試。京燕山分公司生產(chǎn);酞菁藍顏料.CI.PB 15:3,上采用毛細管流變儀測試色母粒熔體的流變曲海捷虹化工集團T貿發(fā)展有限公司生產(chǎn);聚乙烯線(xiàn)。 毛細管長(cháng)徑比為20: 1,溫度為190C,空氣氣蠟,LPE-4I門(mén)],北京化工大學(xué)精細化工廠(chǎng)生產(chǎn)。氛,剪切速率(γ)為100~5 000 s"。1.2 儀器與設備KS- -20型雙螺桿擠出機，江蘇昆山科信橡塑收稿日期: 2009-12-20; 修回日期: 2010-03-10。機槭廠(chǎng)生產(chǎn);Color i5型積分球式測色儀,愛(ài)色麗作者簡(jiǎn)介:程曉靜,女,1986年生,在讀碩士研究生.研究方向為高分子材料加工。聯(lián)系電話(huà):13426205323;E mailt有限公司生產(chǎn);CEAST毛細管流變儀,CEAST熔yaoyao8607@gmail.com。體流動(dòng)速率儀，均為意大利Ceast公司生產(chǎn);●通訊聯(lián)系人。 聯(lián)系電話(huà): (010)64434245; E-mail: qiaoh@oJPHI0型注射機，廣東泓利機器有限公司生產(chǎn);263.net。.58。合成樹(shù)脂及塑料2010年第27卷2結果與討論附近，添加了MFR為40g/10min的LDPE色母2.1 加工流變性 能粒的透光率比LDPEI體系低,說(shuō)明這種色母粒中顏在190C下,1*~5*色母粒的MFR分別為料粒子的分散更好。當MFR變?yōu)?0g/10min或2.314,1.152 ,2.789 ,3.823, 10.895 g/10 min。80g/0min時(shí)，用色母粒制備的薄膜的透光率曲由圖1可知,LDPE1是切力變稀流體,加入酞線(xiàn)與添加了聚乙烯蠟的色母粒曲線(xiàn)重合，說(shuō)明這菁藍和高M(jìn)FR的LDPE后，流體性質(zhì)沒(méi)有改變,幾種顏料粒子的分散程度接近。而添加了MFR為且流變曲線(xiàn)穩定連續。2*色母粒中添加了MFR為200 g/10 min的色母粒的透光率在各個(gè)波段均比20 g/10 min的LDPE。在低γ下,2*色母粒的熔體添加了聚乙烯蠟的色母粒的薄膜高,即遮蓋力低。表觀(guān)黏度(n)高于純載體樹(shù)脂,但流變曲線(xiàn)接近純這說(shuō)明在添加了MFR為200g/10min的高M(jìn)FR載體樹(shù)脂,且有交叉點(diǎn)，即等黏點(diǎn)。由共混理論可LDPE/LDPE1體系的顏料粒子的分散性稍差。這知,在等黏點(diǎn)附近,共混效果較為理想!。因此,采與根據圖1曲線(xiàn)預測的結果- -致。用2*色母粒著(zhù)色時(shí),顏料易分散,容易得到著(zhù)色均勻的產(chǎn)品。當γ大于200s-時(shí),2*的流變曲線(xiàn)與純載體樹(shù)脂的流變曲線(xiàn)最為接近，這為色母粒的著(zhù)色提供了寬的加工范圍。與純載體樹(shù)脂相比，所制母粒的η均低于純載體樹(shù)脂。隨著(zhù)γ的增加,η均降低很快,說(shuō)明色母粒的流動(dòng)性能很好,有利20 t于著(zhù)色過(guò)程中顏料的分散。3* ,4*色母粒的流變曲線(xiàn)與1"配方最為靠近。添加了高M(jìn)FR LDPE的色350 400450500550600650700母粒的流動(dòng)性由大到小依次為:5",4*,3",2"。這證波長(cháng)/hm明高M(jìn)FR的LDPE能夠很好地調節體系的黏度。圖2薄膜制品的透光率曲線(xiàn)但MFR也不能過(guò)高，由圖1看出,5*色母粒的流Fig 2 Transnittance curves of fIms變曲線(xiàn)與純樹(shù)脂的流變曲線(xiàn)差距很大。色母粒η2.2.2樣板反射率過(guò)低反而不利于機械力傳遞到顏料粒子上,不利由圖3看出，添加了高M(jìn)FRLDPE的色母粒于分散。注射樣板與只添加了聚乙烯蠟的色母粒注射樣板的反射率曲線(xiàn)基本一致。在波長(cháng)475 nm附近,添2加了MFR為80 g10 min的LDPE色母粒反射率最LDPE1高,反射率由大到小依次為4",2*.,3",1",5"。反射率& 22越大,樣板表面的光澤度越高,說(shuō)明著(zhù)色力越好。2r1.8.620圈1 γ與η的關(guān)系Fig 1 Relationship between shear ratle and intrinsic viscoity2.2色母粒的著(zhù) 色性能400450500550600650700750波長(cháng)/am2.2.1薄膜透光率制品中顏料粒子的分散程度可通過(guò)薄膜的透圖3色母粒注射樣 板的反射率曲線(xiàn)Fig. 3 Rrflectivity curves of the injection molded products of光率體現。透光率越小，薄膜中顏料粒子阻擋和吸the color masterbatch收光線(xiàn)的能力也就越強，薄膜中顏料的遮蓋力就越高，那么薄膜中顏料粒子的分散就會(huì )越均勻。2.2.3注射樣 板的著(zhù)色力與色差(OE)由圖2看出,高M(jìn)FR LDPE/LDPEI體系的薄膜色彩性能的三要素是色相、明度(L")、純度。透光率曲線(xiàn)與LDPE1基本重合。在波長(cháng)為475 nm .顏色的鮮艷程度是由L'決定的,L越大，顏色越第3期程曉靜等.高M(jìn)FR的LDPE在囊烯炬色母粒中的應用鮮艷。L"、色度坐標(a ,b")是當前最通用的測量物樣板為標準樣板.將添加了高M(jìn)FR LDPE的色母體顏色的色空間之一,即國際照明委員會(huì )(CIE)顏粒制備的樣板與之比較。由表2可知，高M(jìn)FR色系統(如圖4所示,+a'為紅色方向,-a*為綠色LDPE/LDPE1體系所制樣板與標準樣板相比較,方向;+6'是黃色方向,-6*為藍色方向)?？梢岳肙E均小于或等于1.00。 而添加了MFR為40 g/L',a' ,b"值表示色母粒的著(zhù)色力剛(見(jiàn)表2)。10 min的LDPE所制樣板的△E僅為0.23。在圖5中,大圓內的區域(OE小懺或等于3)表示行業(yè)標準,小圓里的區域(OE小于或等于1)表示更高的色差要求。由圖5可知,實(shí)驗所制色母粒的△E在圖中顯示均在小圓內的區域。因此，實(shí)驗數據表明,高M(jìn)FR LDPE應用于聚烯烴色母粒,在不使用聚乙烯蠟的情況下,與標準樣板的色差很小，不僅符合標準而且可以達到更高的色差要求。因此，高M(jìn)FR LDPE應用于聚烯烴色母粒體系是切實(shí)圖4 CIE 顏色空間示意可行的。Fig 4 Schematic diagram of CIE color space+DLS+Db5表2注射樣板的L",a",b"值和OETab.2 Values of1:; a;, b" and OE of the injetionmolded products項目E!26.576.76-18.3426.877.07-18.880.69 .26.806.78-18.360.2326.85-19.15.00-DL5b526.636.24-17.740.80圖5 L",a'.b" 的關(guān)系Fig 5 Relationshipof l',a and b"從表2可以看出，與添加了聚乙烯蠟的色母粒相比,添加了高M(jìn)FR LDPE的色母粒的L'均有2.3制 品的力學(xué)性能提高,說(shuō)明樣板的顏色更鮮亮,光澤度也更好。由色母粒的添加不應對著(zhù)色制品的力學(xué)性能產(chǎn)于制備的是藍色母粒,可用b"的大小評價(jià)著(zhù)色性生影響。由表3看出,與添加了1*色母粒的PP制能。由于-b* 代表藍色方向,b"值越小,樣板越藍。品相比，添加2*~5*色母粒的PP注塑制品彎曲模2*,3*,4"試樣的b*值小于1", 說(shuō)明添加了MFR為量彎曲強度和斷裂伸長(cháng)率均有所提高,其他測試20 ,40,80 g/10 min的高M(jìn)FR LDPE/LDPE1樣板項目均變化不大。與純PP相比,19~5*色母粒所制比1"更藍,即著(zhù)色力更高。而5*的b*值比1*大，PP 制品的彎曲強度及模量、抗伸強度均有提高;說(shuō)明MFR過(guò)高的LDPE不利于顏料的分散,因此斷裂伸長(cháng)率和懸臂梁缺口沖擊強度有所降低。由著(zhù)色效果不好。這一結果也與流變曲線(xiàn)所得推論此可見(jiàn),添加高M(jìn)FRLDPE的色母粒沒(méi)有使制品吻合。的力學(xué)性能變差。OE是人們對顏色差異的量化指標，也是對色彩變化的整體評價(jià)，即為L(cháng)",a",b"值之間的關(guān)3結論系。OE越大,說(shuō)明2種顏色差異越大。當2種顏a)高M(jìn)FR的LDPE可用于聚烯烴色母粒,制.色的OE小于某一定值(一般為3)時(shí),人的眼睛就備不含聚乙烯蠟的新型色母粒，在色母粒中既作無(wú)法區分這兩種顏色之間的差異，就可認為該樣為載體又起到分散劑的作用。板是合格的,可滿(mǎn)足塑料著(zhù)色的要求。我國色母粒b)添加了一定量MFR為20,40, 80 g/10 min .現行的3個(gè)行業(yè)標準也以OE小于或等于3作為的LDPE的色母粒體系具有良好的加工流動(dòng)性,衡量顏色差異的指標5-。顏料的分散性及著(zhù)色性能均優(yōu)于使用聚乙烯蠟色實(shí)驗中，以添加了聚乙烯蠟的色母粒制備的母粒體系。但MFR為200 g/10 min的LDPE色母.60.合成樹(shù)脂及塑料2010年第27卷表3著(zhù)色PP注塑制品的力學(xué)性能Tab. 3 Mechanical properties of the colored products頁(yè)目1"制品2*制品3"制品4"制品5'制品純PP拉伸強度/MPa36.136.635.8.31.5斷裂伸長(cháng)事,%6.896.887.387.4210.19彎曲強度/MPa57.160.161.161.359.550.1彎曲模址/GPa1.721.751.81.761.40懸臂梁缺U沖擊強度/( wm92.572.612.232.812.482.99粒體系的各項性能均與使用聚乙烯蠟的體系存在[3] 吳立峰. 塑料著(zhù)色和色母粒實(shí)用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出差距。版社，1998: 175.c)高M(jìn)FR的LDPE色母粒體系與聚乙烯蠟色[4] RoyS Berne.顏色技術(shù)原理M}北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 200250-76.母粒體系相似,對著(zhù)色制品的力學(xué)性能影響不大。5] 陳德標.蔣林榮,劉海蓉,等. QB 1648- 1992聚乙媚色母料[S]. 北京:中國輕工業(yè)出版禮, 2007.4參考文獻6] 韓樹(shù)強,左瑞清,?？∩?，等. QBT 2893- 2007聚內烯纖維[1]吳立峰， 喬輝.顏料在塑料著(zhù)色中的應用和測試[MI.北京:用色母料[S].北京:中國輕T.業(yè)出版社, 2007.化學(xué)工業(yè)出版社，2005: 1.[7] 趙茂華。 蔡存明,洪寅,等. QBT 2894- -2007丙烯腈_丁二[2] 曼森JA.斯泊林L H.聚合物共混物及復合材料[M].北京:燔~苯乙婦(ABS)色脖料(S].北京:中國輕工業(yè)出版社, 2007.化學(xué)工業(yè)出版社, 1983: 57-62.(編輯:劉楓閣)Application of LDPE with high melt flow rate to polyolefin masterbatchCheng Xiaojing, Ding Yun, Qiao Hui, Qiao Bo, Wu Lifeng(Bejing Univerity of Chemical Technology. Beijing 000209, China)AbstractA kind of blue color masterbatch containing 30% pigment in mass concentration was prepared byblending low density polyethylene(LDPE) with melt flow rate(MFR) of 20, 40, 80, 200 g/10 min, respectively,and LDPE with MFR of 7 g/10 min at a mass ratio of 1 : 1. The processing rtheological behavior, colorabilityand mechanical properties of the series of color masterbatches were studied by means of capillary rheometerand were compared with those described in formulations of conventional polyethylene wax color masterbatch.The result shows that LDPE with high MFR can be applied for manufacturing novel color masterbatch havingexcellent comprehensive performance in the case of not adding polyethylene wax.Key Words: low density polyethylene; carrier; masterbatch; dispersion廣告索引彩色廣告德國南方化學(xué)中國公司封面北京京潤新技術(shù)發(fā)展有限責任公司封二北京華昌豐機電技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心(HAF)封三中國石油化工股份有限公司催化劑北京燕山分公司封底